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基于科学思维能力培养的小学科学实验教学方法
摘要:在核心素养理念下,科学思维能力的培养日益受到重视。文章以教科版小学科学五年级上册《光的反射》一课为研究对象,深入分析了科学实验教学中存在的问题,提出了设计多化实验任务、创设问题情境、丰富实验资源、鼓励实验交流等策略,旨在通过优化科学实验教学,提升学生的科学思维能力,为培养学生的科学素养提供有益参考。关键词:科学思维能力;小学;科学实验教学
引言:科学思维能力是学生科学素养的重要组成部分,对学生未来的学习和发展具有深远影响。小学阶段是培养学生科学思维能力的关键时期,科学实验教学在其中扮演着至关重要的角色。然而,当前小学科学实验教学仍存在实验形式单一、探究深度不够等问题,亟需进行教学策略的优化和创新。
一、设计多样化的实验任务,激发学生探究兴趣
教师应根据教学内容和学生特点,精心设计实验任务,注重实验的趣味性、挑战性和开放性。通过引入科学游戏、创设竞争情境等方式,激发学生的好奇心和探究欲望。多样化的实验任务能满足不同学生的需求,让他们在动手操作、自主探究的过程中,体验到科学探究的乐趣,培养科学思维能力。
在教科版五年级上册《科学》第二单元“光”的第四小节《光的反射》教学中,教师可以设计“探究平面镜成像特点”的实验任务。首先,教师出示一面平面镜,引导学生观察镜中的像,提出问题:“像和物体在大小、距离、左右方向上有什么特点?”接着,让学生两人一组,一人站在镜前,另一人观察像的变化,探究像和物体的位置关系。通过这一实验任务,学生亲身体验光的反射现象,通过小组合作、交流讨论,总结出平面镜成像的特点:像和物体大小相等、距镜面距离相等、左右相反。这一探究性实验任务,激发了学生的探究兴趣,培养了他们的观察力、动手能力和归纳总结能力。
二、创设问题情境,引导学生自主探究
教师应基于学生已有经验和认知水平,设置与教学内容相关的问题情境,引导学生主动思考、自主探究。问题情境的创设要贴近学生生活实际,选取他们感兴趣的话题,引发疑问和好奇心。同时,问题设置要具有梯度,由浅入深、循序渐进地引导学生探究,引领他们在探究过程中发展科学思维能力[1]。
在《光的反射》一课的教学中,教师可以创设以下问题情境,引导学生探究光的反射规律。首先,出示一束光照射在镜面上的情景图,问学生:“光照到镜子上,为什么会改变方向?反射光线和入射光线的夹角有什么特点?”接着,让学生动手操作三维光路演示器,改变入射角,观察反射光路的变化,引导他们思考反射角和入射角的关系。在学生自主探究的基础上,引入“反射定律”的概念,让学生通过实验验证反射定律。最后,引导学生思考生活中的反射现象,如“为什么平面镜中像是左右颠倒的?”“舞台上的探照灯是如何工作的?”通过层层设疑,学生在探究问题的过程中,主动建构光反射概念,理解反射规律,锻炼了科学思维能力。
三、丰富实验资源,保障学生充分动手操作
为确保学生有充分的动手操作机会,教师应丰富实验资源,优化实验环境。学校应建立科学实验室,配备必要的仪器设备,满足多样化实验的需求。教师要合理规划实验课时,为学生预留充足的动手操作时间。同时,教师要因地制宜,充分利用身边的实验资源,鼓励学生利用身边材料开展探究实验。
例如,教师利用自制的三维光路演示器,直观呈现光的反射过程。将实验室的激光笔、平面镜、量角器等器材带入课堂,让学生分组动手探究反射定律。为了丰富学生的探究体验,教师还设计了两面镜成像的延伸实验,学生通过改变两面镜的夹角,观察像的数量变化,探究光的多次反射现象。此外,教师还指导学生利用身边的纸盒、镜子等材料,自制万花筒,在动手制作中体验光的多次反射。通过丰富的实验资源和充足的动手机会,学生在探究实践中印证光学理论,提升了综合能力。
四、鼓励实验交流,促进思维碰撞提升
教师应营造开放、平等的交流氛围,鼓励学生开展实验交流,在交流中相互启发、共同提高。通过小组合作、成果展示等形式,让学生分享实验过程、交流探究心得,相互评议、取长补短[2]。在同伴的思维碰撞中,学生能开阔思路、完善自己的探究方案,在交流中提升科学思维能力。
例如,教师采用小组合作的形式,每 4 人一组开展探究实验。小组成员分工协作,共同探究反射定律,鼓励组内交流探究心得。实验结束后,教师组织各小组派代表分享实验过程和结果,并对各组的实验方案进行点评。针对实验中遇到的问题,鼓励学生畅所欲言,各抒己见。教师引导学生客观评价自己和他人的实验方案,学习他人的优点,改进自己的不足。在交流碰撞中,学生相互启发,共同进步。同时,教师及时归纳学生的实验心得,梳理反思整个探究过程,引导学生总结科学探究的一般步骤和方法,提炼科学思维的要点。在交流反思中,学生内化科学探究的思维方式,提升科学思维能力。
结语
通过设计多样化实验任务、创设问题情境、丰富实验资源、鼓励实验交流等策略,可以有效激发学生的探究兴趣,促进他们在动手实践、自主探究中发展科学思维能力。上述实验教学策略,为小学科学教师优化教学提供了一种可行的思路。未来,还需要教师根据学情、因材施教,不断创新实验教学方式,引领学生在科学探究的道路上不断成长。同时,学校应加强硬件设施建设,为开展高质量的科学实验教学提供物质保障。通过家校社会协同努力,必将培养出具备扎实科学知识和过硬思维能力的时代新人。
参考文献:
[1]姜有玲.小学科学实验教学中学生科学思维能力培养策略探析[J].中国教育技术装备,2025,(05):129-131.
[2]陈银吉.基于科学思维能力培养的小学科学实验教学方法[J].小学生(中旬刊),2024,(01):136-138.
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